SCIENZE BIOLOGICHE, GEOLOGICHE E AMBIENTALIScienze biologicheAnno accademico 2025/2026
1000040 - Biologia Molecolare 3
Docente: ANDREA MAGRI'
Risultati di apprendimento attesi
Gli studenti del corso apprenderanno i concetti inerenti la natura del materiale genetico, il significato del flusso dell’informazione genetica e dei meccanismi che ne controllano il mantenimento, della variabilità e della regolazione dell’espressione genica. Gli studenti saranno inoltre in grado di discutere problematiche inerenti la struttura delle macromolecole che portano l’informazione genetica, i meccanismi che permettono il mantenimento della continuità e della qualità dell’informazione genetica e i principali meccanismi di regolazione dell’espressione genica.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni ed esercitazioni in aula.
Prerequisiti richiesti
É indispensabile aver superato gli esami di Genetica e Biochimica.
Frequenza lezioni
La frequenza è obbligatoria ai fini della partecipazione alle prove in itinere previste durante il corso di lezioni.
Contenuti del corso
- Struttura del DNA: esperimenti storici; struttura e conformazione della doppia elica; struttura chimica delle basi azotate e dei nucleotidi, conformazioni tautomeriche delle basi; concetti di denaturazione e ibridazione; conformazioni della doppia elica; strutture insolite.
- Topologia del DNA: superavvolgimenti; parametri topologici; topoisomerasi.
- Struttura dell’RNA: caratteristiche chimiche e strutturali; formazione di strutture secondarie; classi di RNA e ruolo biologico; ribozimi.
- Organizzazione del DNA nella cellula: genomi procariotici ed eucariotici: organizzazione generale, caratteristiche fisiche; contenuto genetico e contenuto in DNA ripetitivo; cinetica di riassociazione; istoni e nucleosomi; assemblaggio dei nucleosomi; elementi strutturali di cromosomi e cromatina; aspetti molecolari della duplicazione e della segregazione cromosomale.
- Replicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti: struttura e funzione delle DNA polimerasi batteriche ed eucariotiche, meccanismo catalitico; struttura e funzione dei vari enzimi coinvolti nella replicazione; fase d’inizio della replicazione, struttura e organizzazione di origini e replicatori; terminazione della replicazione; regolazione della replicazione.
- Mutabilità del DNA: principali mutazioni del DNA; sistemi di riparazioni del DNA.
- Ricombinazione: principi generali della ricombinazione omologa e macchinario molecolare. Adattamenti della ricombinazione omologa in procarioti ed eucarioti, significato biologico. Utilizzo della ricombinazione in situazioni specializzate: ricombinazione sito-specifica; principali enzimi coinvolti nella ricombinazione genetica.
- Trasposizione e retrotrasposizione: trasposoni a DNA e meccanismi molecolari di trasposizione; retrotrasposoni e retrovisrus, meccanismi molecolari di mobilità. Regolazione della trasposizione.
- Trascrizione nei procarioti e negli eucarioti: principi e meccanismi molecolari generali; struttura e funzione delle RNA polimerasi; organizzazione generale dei promotori batterici ed eucariotici; fasi d’inizio e di terminazione della trascrizione; fattori di trascrizione eucariotici.
- Maturazione dell’RNA: modificazioni dell’estremità degli mRNA eucariotici; modificazioni di tRNA e rRNA; splicing ed il suo macchinario molecolare, principi generali e meccanismo; splicing alternativo; editing dell’RNA; principali meccanismi molecolari di regolazione della maturazione dell’RNA.
- Sintesi proteica nei procarioti e negli eucarioti: codice genetico, mutazioni soppressore; classi di RNA coinvolte nella traduzione; struttura e funzione del ribosoma; caricamento dei tRNA; fasi della traduzione; regolazione traduzione-dipendente dell’mRNA e della stabilità delle proteine.
- Regolazione dell’espressione genica nei batteriofagi e procarioti: regolazione dell’inizio della trascrizione nei procarioti; attivatori e repressori; il modello dell’operone e l’attenuazione; regolazione dell’espressione genica nel fago lambda.
- Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti: meccanismi di regolazione trascrizionale negli eucarioti; fattori di trascrizione e dominii di legame al DNA; trasduzione del segnale; regolazione della struttura della cromatina; silenziamento genico; RNA regolatori.
- Tecniche di Biologia molecolare: elettroforesi di macromolecole biologiche; ibridazione; principi di clonaggio genico e tecnologia del DNA ricombinante; PCR e sequenziamento.
Testi di riferimento
Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli.
Zlataanova & van Holde, Biologia molecolare, ed. Zanichelli.
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Struttura, conformazioni e topologia degli acidi nucleici | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 2 | RNA e ribozimi | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 3 | Organizzazione del DNA nel genoma procariotico ed eucariotico | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 4 | Aspetti molecolari della duplicazione e segregazione cromosomale | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 5 | DNA polimerasi nei procarioti e negli eucarioti, replicazione del DNA | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 6 | Mutabilità e meccanismi molecolari di riparazione del DNA | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 7 | Macchinario molecolare della ricombinazione omologa e adattamenti a situazioni specializzate | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 8 | Ricombinazione sito-specifica: meccanismi molecolari e adattamenti a situazioni specializzate | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 9 | Trasposoni, retrotrasposoni con esempi di meccanismi di regolazione della trasposizione | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 10 | RNA, trascrizione nei procarioti e negli eucarioti | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 11 | Maturazione dell’RNA, splicing e splicing alternativo | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 12 | Editing dell’RNA | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 13 | Codice genetico | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 14 | Meccanismi molecolari della sintesi proteica dei procarioti e degli eucarioti | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 15 | Meccanismi di regolazione dell’espressione genica nei procarioti e negli eucarioti | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 16 | Fattori di trascrizione e domini di legame al DNA | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 17 | Regolazione della struttura della cromatina | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 18 | Silenziamento genico e RNA regolatori | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
| 19 | Principali tecniche di biologia molecolare: elettroforesi di macromolecole biologiche, ibridazione, clonaggio genico, PCR, sequenziamento | Watson et al., Biologia molecolare del gene, 7 ed, Zanichelli |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Prova scritta e prova orale. Per poter accedere all'esame orale è prevista una prova scritta preselettiva costituita da 15 domande (6 a risposta multipla, 8 a risposta aperta e una formula di struttura o un esercizio) valutate da 0 (zero) a +2. Il punteggio finale si ottiene dalla somma dei punti parziali. Si può accedere all'orale con un voto minimo di 13,5.
Previste due prove in itinere più una prova finale, costituite ognuna da 60 domande a risposta multipla con una sola risposta corretta (valutata +2, risposta sbagliata o non data valutata 0). La prova è superata con un voto minimo di 72. Con un voto minimo di 60 la prova si considera "superata con riserva" ovvero è necessario recuperare l'insufficienza nella prova seguente.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Quali sono le caratteristiche del DNA A, DNA B e DNA Z?
Descrivi i principali meccanismi molecolari di replicazione del DNA in eucarioti e procarioti.
Siti d’inizio della duplicazione in procarioti ed eucarioti e loro regolazione
Caratteristiche delle DNA polimerasi in procarioti e eucarioti
Telomerasi
Caratteristiche dei vari RNA cellulari e loro abbondanza
Maturazione dei diversi tipi di trascritti in eucarioti e procarioti
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